Therapieformen für chronische Hauterkrankungen

Entwicklung und Evaluierung neuer Therapieformen für chronische Hauterkrankungen

© Foto Fraunhofer ISC

Fluoreszierende Nanopartikel im STED-Mikroskop.

Chronische offene Wunden gehören zu den häufigsten Erkrankungen und belasten das deutsche Gesundheitssystem jährlich mit etwa acht Milliarden Euro. Sie werden durch weit verbreitete Krankheiten wie Diabetes oder Krebs verursacht und betreffen vor allem alte Menschen. Eine richtige, zuverlässige und vor allem frühzeitige Therapie ermöglicht z. B. im Falle des diabetischen Fußsyndroms, jede zweite Amputation zu vermeiden. Forscher aus fünf Fraunhofer-Instituten, koordiniert vom Fraunhofer ISC haben im Projekt »SkinHeal« ihre Kompetenzen gebündelt, um effektive und bezahlbare Therapieformen für chronische Wunden zu entwickeln und zu evaluieren.

Ein wesentliches Element ist ein In-vitro-Wundmodell für chronische Wunden auf Basis eines bereits existierenden Modells gesunder Haut. Durch die Injektion von Zytokinen – Proteine, die das Wachstum und die Differenzierung von Zellen regeln – wird im Modell ein spezielles Wundmilieu erzeugt, wie es für chronische Wunden charakteristisch ist. Das so vorbereitete Hautmodell wird standardisiert und reproduzierbar verletzt. Resultat sind die gewünschten chronischen Modellwunden. Dazu wurde vom Fraunhofer ISC das Gerät »ARTcut® – Artificial Tissue Cutter« konzipiert und gebaut.

Das neue In-vitro-Wundmodell erlaubt es, verschiedene Therapiemöglichkeiten in einem sehr frühen Stadium zu testen. So können Wundeinlagen, wie ebenfalls vom Fraunhofer ISC entwickelte Kieselgelfaservliese, pharmazeutische Wirkstoffe oder eine Kombination beider eingesetzt und auf ihre Wirksamkeit hin geprüft werden. Außerdem sind solche Modelle eine langgesuchte Alternative zu Tierversuchen.

Monitoring der Wundsituation mit biofunktionalisierten Nanopartikeln via Smartphone
Eine weitere Entwicklung im Projekt »SkinHeal« dient der Verbesserung fluoreszenzbasierter Bildgebung, die den Forschern, den behandelten Ärzten und Pflegekräften und langfristig auch den Patienten selbst Aufschluss geben soll, ob die Wunde wie erhofft abheilt. Für eine effektive optische Bildgebung werden am Fraunhofer ISC entwickelte oberflächenmodifizierte lumineszierende Nanopartikel eingesetzt, die an für die Wundheilung charakteristische Biomarker binden. Ein bestimmtes Verhältnis dieser Biomarker identifiziert den Status der Wundheilung und gibt Indikationen für einen normalen, das heißt gesunden, oder aber chronischen Verlauf. Können die fluoreszierenden Partikel aufgrund fehlender Biomarker keine Bindung eingehen, scheidet der Körper sie wieder aus. Koppeln sie an, so wird dies visualisiert über die Anregung mit LED-Licht und einen entsprechenden Fluoreszenzdetektor – die Wunde »leuchtet« in verschiedenen Farben der markierten Biomarker. Langfristig gesehen wären regelmäßige Aufnahmen der Wundsituation durch den Patienten oder pflegende Angehörige z. B. via Smartphone möglich, sodass ein Monitoring von zuhause aus erfolgen kann. Dazu wurde ein erster Prototyp entwickelt, der eine Analyse durch
Aufnahme der Makrophagen-Verteilung möglich macht.

Kostenreduzierung bei der Wirkstoffentwicklung
Das neue In-vitro-Wundmodell kann natürlich auch in anderen Forschungsbereichen eingesetzt werden, wie z. B. bei der Entwicklung neuer Wirkstoffe und Medikamente. Dort bietet sich immenses Einsparpotenzial pro Wirkstoff durch eine schnellere und effizientere Auswahl geeigneter Wirkstoffkandidaten. Zudem lassen sich klinische Studien mit den Ergebnissen entsprechender In-vitro-Vorversuche deutlich effizienter planen und notwendige Tierversuche auf ein Minimum reduzieren.